CN108443609B - 一种防腐蚀耐高压复合管接头及其连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种防腐蚀耐高压复合管接头及其连接方法，属于非金属复合管技术领域，包括母接头和复合管短节；母接头位于复合管的端部，和复合管增强层一体成型，复合管短节的两端分别设置有连接部，所述连接部和母接头连接，使用时通过复合管短节连接两根端部设置有母接头的复合管。通过和复合管增强层一体成型的母接头，保证了母接头和复合管连接的强度，母接头和复合管短节连接，实现了复合管的连接，解决了现有技术中采用金属接头连接不耐腐蚀的问题，并且解决了现有技术中存在的连接强度小于复合管强度的问题，增加了连接强度和使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及非金属复合管技术领域，具体为一种防腐蚀耐高压复合管接头及其连接方法。
背景技术
非金属管道具有优异的耐腐蚀性，已成为油气田集输管道防腐蚀的一个重要发展方向。油气田用非金属管道已从最初的玻璃钢管，发展到现在包括纤维增强复合管、钢骨架复合管、柔性复合管、塑料合金复合管等多种类型的非金属复合管。非金属连续复合管包括复合管内衬层、复合管增强层和复合管外保护层，复合管内衬层、复合管增强层和复合管外保护层由内向外依次同轴心设置。
目前，现有非金属连续复合管主要采用机械扣压式金属接头来连接，即先将金属接头插入复合管体内衬层，再采用外部扣押或者内胀的方式使金属接头与非金属管体复合。如中国专利公开号为CN 201925632 U的实用新型专利公开了一种扣压式复合压力管接头以及管道连接结构就属于扣压式金属接头连接形式。采用金属接头连接的整条非金属输送管线存在局部金属通道，金属通道的出现会带来四个方面的不利因素。一是金属材料与输送的介质直接接触，若金属材料选材不当，会受到输送介质的腐蚀，进而影响整条管线的服役时间，增加了运行风险；二是由于金属接头是插入非金属连续复合管内部的，因此金属接头形成的通道管径要小于整条管线的管径，影响管线的输送效率；三是扣压金属接头与非金属管体之间的结合力仅由其二者之间的摩擦力提供，结合强度有限，大大小于非金属管体的拉伸强度；四是用来输送高压天然气的非金属复合管线，气体介质会从金属接头与复合管内衬层1扣压的界面缓慢渗透到复合管的结构层，导致复合管结构层失效。
为此，现有技术也提出了一些新型连接方式，如中国专利公开号为CN 103267192A的发明专利公布了一种柔性复合管接头及其连接方法。该发明中提出采用热塑性塑料材料制作接头，接头与复合管管体通过超声波焊接连接，接头与接头之间通过法兰的方式连接。通过试验发现该发明提出的接头及其连接方法只适用于较低的工作压力，其接头处承压性能大大低于复合管管体的承压性能。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种防腐蚀耐高压复合管接头及其连接方法，耐腐蚀，连接强度高，耐高压。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种防腐蚀耐高压复合管接头，包括母接头和复合管短节；
所述母接头位于复合管的端部，和复合管增强层一体成型，复合管短节的两端分别设置有连接部，所述连接部和母接头连接，使用时通过复合管短节连接两根端部设置有母接头的复合管；复合管增强层通过增强层材料缠绕在复合管内衬层上成型，所述母接头通过增强层材料缠绕成型，复合管增强层的增强层材料和母接头的增强层材料为连续的。
可选的，所述母接头上设置有内螺纹，所述连接部上设置有外螺纹，所述内螺纹和外螺纹密封连接，所述复合管短节两端连接部上的螺纹旋向相反。
可选的，所述复合管短节包括复合管短节内衬层和复合管短节增强层，复合管短节增强层设置在复合管短节内衬层的外部，复合管短节内衬层端部设置有翻边。
可选的，所述母接头和复合管内衬层之间设置有第一密封圈，所述复合管短节和复合管之间设置有第二密封圈。
进一步可选的，第一密封圈设置有两个，且为O型密封圈。
可选的，母接头增强层材料包括缠绕纤维和热固性树脂。
一种防腐蚀耐高压复合管接头的连接方法，包括：
步骤S1，在复合管增强层端部设置母接头芯模，在芯模上缠绕和复合管增强层连续的母接头增强层材料，形成母接头；
步骤S2，在复合管短节内衬层上缠绕复合管短节增强层材料，形成复合管短节增强层，在复合管短节增强层的两端加工连接部；
步骤S3，通过复合管短节连接两个端部具有母接头的复合管，其中，母接头和连接部连接。
可选的，步骤S1之前，在内衬管外部设置纤维缠绕换向器；
步骤S1中，在芯模上缠绕和复合管增强层连续的母接头增强层材料后，并在25～65℃下固化8～36小时后，取出芯模，得到和复合管一体的母接头。
可选的，步骤S2中，在复合管短节内衬层上缠绕复合管短节增强层材料后，在45～85℃下固化5.5～8.5小时。
可选的，所述芯模为螺纹模具，复合管短节的两端加工有螺纹。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明公开一种防腐蚀耐高压复合管接头，包括母接头和复合管短节；母接头位于复合管的端部，和复合管增强层一体成型，复合管短节的两端分别设置有连接部，所述连接部和母接头连接，使用时通过复合管短节连接两根端部设置有母接头的复合管。通过和复合管增强层一体成型的母接头，保证了母接头和复合管连接的强度，母接头和复合管短节连接，实现了复合管的连接，解决了现有技术中采用金属接头连接不耐腐蚀的问题，并且解决了现有技术中存在的连接强度小于复合管强度的问题，增加了连接强度和使用寿命。
进一步的，母接头和复合管短节通过螺纹密封，连接可靠，并且拆卸维修方便。
本发明公开一种防腐蚀耐高压复合管接头的连接方法，通过在复合管增强层端部设置母接头芯模，在芯模上缠绕和复合管增强层连续的母接头增强层材料，形成母接头；在复合管短节内衬层上缠绕复合管短节增强层材料，形成复合管短节增强层，在复合管短节增强层的两端加工连接部；通过复合管短接连接两个端部具有母接头的复合管。解决了现有技术中采用金属接头连接不耐腐蚀的问题，并且解决了现有技术中存在的连接强度小于复合管强度的问题，增加了连接强度和使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种母接头的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种复合管短节的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种防腐蚀耐高压复合管接头的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的一种纤维缠绕换向器的结构示意图。
图中：1、复合管内衬层；2、复合管增强层；3、复合管外保护层；4、第一密封圈；5、母接头；6、内螺纹；8、复合管内衬层翻边；9、复合管短节；10、复合管短节增强层；11、外螺纹；12、复合管短节内衬层；13为第二密封圈。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1～3所示，复合管包括复合管内衬层1、复合管增强层2和和复合管外保护层3，复合管内衬层1、复合管增强层2和复合管外保护层3由内向外依次同轴心设置，本发明实施例提供的一种防腐蚀耐高压复合管接头，包括：母接头5和复合管短节9；母接头5位于复合管的端部，和复合管增强层2一体成型，复合管短节9的两端分别设置有连接部，所述连接部和母接头5连接，使用时通过复合管短节9连接两根端部设置有母接头5的复合管。母接头5上设置有内螺纹6，连接部上设置有外螺纹11，内螺纹6和外螺纹11连接。
复合管短节9包括复合管短节内衬层12和复合管短节增强层10，复合管短节增强层10设置在复合管内衬层1的外部，复合管短节内衬层12端部设置有翻边，复合管内衬层1端部设置有复合管内衬层翻边8。
母接头5和复合管内衬层之间设置有第一密封圈4，所述复合管短节9和复合管之间设置有第二密封圈13。
复合管增强层2通过缠绕材料缠绕在复合管内衬层1上成型，所述母接头5通过缠绕材料缠绕成型，复合管增强层2的缠绕材料和母接头5的缠绕材料为连续的。母接头5缠绕材料包括缠绕纤维和热固性树脂。
母接头5的制作过程同复合管管体生产过程同步连续进行，在复合管管体的终止部分，使用复合管增强层2缠绕的纤维和热固性树脂复合后，在复合管内衬层1端部及内螺纹6模具上采用纤维缠绕换向器缠绕一定角度缠绕一定的厚度和长度，固化后取出内螺纹6模具，母接头5及内螺纹6制作完成，复合管短节9的制作，即在短节内衬层外采用纤维和热固性树脂复合后缠绕，固化后在短节增强层两端加工与内螺纹6配套的外螺纹11，短节内衬层两端进行翻边处理，母接头5和复合管短节9采用螺纹连接时加第二密封圈13，具有母接头5的两根复合管通过与一根复合管短节9连接，可实现复合管之间的连接。
复合管短节内衬层材质与复合管管体内衬层材质相同，内衬层材质为热塑性塑料，优先选用聚乙烯、聚丙烯、聚偏氟乙烯、尼龙、聚苯乙烯、聚苯硫醚、聚醚醚酮。
复合管短节内衬层两端采用翻边工艺，增加内衬层与密封圈的密封面积。复合管短节增强层采用复合管管体增强层材料与热固性树脂缠绕复合而成。
本发明实施例提供一种防腐蚀耐高压复合管接头的连接方法，包括：
步骤S1，在复合管增强层2端部设置母接头5芯模，在芯模上缠绕和复合管增强层2连续的母接头5缠绕材料，形成母接头5；
步骤S2，根据步骤S1中成型的母接头5的尺寸，在复合管短节9的两端加工连接部；
步骤S3，通过复合管短接连接两个端部具有母接头5的复合管，其中，母接头5和连接部链接。
其中，步骤S1中，在芯模上缠绕和复合管增强层2连续的母接头5缠绕材料后，并在25～65℃下固化8～36小时后，取出芯模，得到和复合管一体的母接头5。
步骤S2中，在复合管短节内衬层12上缠绕复合管短节增强层10材料后，在45～85℃下固化5.5～8.5小时。
芯模为螺纹模具，复合管短节9的两端加工有螺纹。
步骤S1之前在内衬管外部设置纤维缠绕换向器，如图4。还包括在复合管内衬层1的端部设置第一密封圈4。
实施例1
当复合管为玻璃纤维增强聚偏氟乙烯复合管时：
复合管内衬层1材质为聚偏氟乙烯，复合管增强层2为玻璃纤维直接缠绕，复合管外保护层3为聚乙烯包覆。母接头5处采用与复合管增强层2连续的玻璃纤维与环氧树脂复合后缠绕，树脂配方为6101环氧100份、304聚酯12份、三乙醇胺17份，缠绕时内衬管上安装2个氟橡胶O型密封圈，密封圈内侧设置纤维缠绕换向器，芯模为锥螺纹模具，芯模与复合管内衬层1同轴固定，模具上涂有脱模剂，母接头5在55℃固化24小时，固化后取出模具，带母接头5的复合管制作完成。复合管短节9内衬材质为聚偏氟乙烯，复合管短节增强层10采用玻璃纤维与环氧树脂复合后缠绕，树脂配方为6101环氧100份、304聚酯12份、三乙醇胺17份，缠绕完成后80℃固化18小时，内衬层两端加工翻边，短节两端加工与母接头5配套的锥螺纹。一根带母接头5的复合管与短节一端外螺纹11连接，连接时加密封圈，另外一根带母接头5的复合管与短节另外一端外螺纹11连接，连接时加密封圈，实现整条管线连接。连接后进行了验证试验，试验内容包括短时水压爆破试验、长时气体密封试验。短时水压爆破压力值为65MPa，管体部位失效，接头连接处未失效。长时气体密封试验气体压力值为20MPa，保压4小时，管体及接头连接处均未泄漏。
实施例2
当复合管为芳纶纤维增强尼龙11复合管时：
复合管内衬层1材质为尼龙11，复合管增强层2为芳纶纤维直接缠绕，外保护层为聚乙烯包覆。母接头5处采用与增强层连续的芳纶纤维与环氧树脂复合后缠绕，树脂配方为6101环氧100份、304聚酯10份，缠绕时复合管内衬层1上安装2个氟橡胶O型密封圈，密封圈内侧设置纤维缠绕换向器，芯模为锥螺纹模具，芯模与复合管内衬层1同轴固定，模具上涂有脱模剂，母接头5采用45℃固化48小时，固化后取出模具，带母接头5的复合管制作完成。复合管短节9内衬材质为尼龙11，复合管短节增强层10采用芳纶纤维与环氧树脂复合后缠绕，树脂配方为6101环氧100份、304聚酯10份，缠绕完成后85℃固化12小时，复合管内衬层1两端加工翻边，复合管短节9两端加工与母接头5配套的锥螺纹。一根带母接头5的复合管与短节一端外螺纹11连接，连接时加密封圈，密封圈为聚四氟乙烯材质，另外一根带母接头5的复合管与复合管短节9另外一端外螺纹11连接，连接时加聚四氟乙烯密封圈，实现整条管线连接。连接后进行了验证试验，试验内容包括短时水压爆破试验、长时气体密封试验。短时水压爆破压力值为54MPa，管体部位失效，接头连接处未失效。长时气体密封试验气体压力值为15MPa，保压4小时，复合管管体及接头连接处均未泄漏。
本发明所举的具体实施例仅是对此发明精神的诠释，本发明技术领域的技术人员可以对描述的具体实施例进行修改或类似的方法替代，并不偏离本发明的精神。
Claims (6)
1.一种防腐蚀耐高压复合管接头，其特征在于，包括母接头（5）和复合管短节（9）；所述母接头（5）位于复合管的端部，和复合管增强层（2）一体成型，复合管短节（9）的两端分别设置有连接部，所述连接部和母接头（5）连接，使用时，通过复合管短节（9）连接两根端部设置有母接头（5）的复合管；所述复合管短节（9）包括复合管短节内衬层（12）和复合管短节增强层（10），复合管短节增强层（10）设置在复合管短节内衬层（12）的外部，复合管短节内衬层（12）端部设置有翻边；
复合管增强层（2）通过增强层材料缠绕在复合管内衬层（1）上成型，所述母接头（5）通过增强层材料缠绕成型，母接头增强层材料包括缠绕纤维和热固性树脂；复合管增强层（2）的增强层材料和母接头（5）的增强层材料为连续的；
复合管短节内衬层材质与复合管内衬层材质相同，内衬层材质为热塑性塑料；复合管短节增强层采用复合管增强层材料与热固性树脂缠绕复合而成；
所述母接头（5）上设置有内螺纹（6），所述连接部上设置有外螺纹（11），所述内螺纹（6）和外螺纹（11）密封连接，所述复合管短节两端连接部上的螺纹旋向相反；所述母接头（5）和复合管内衬层（1）之间设置有第一密封圈（4），所述复合管短节（9）和复合管之间设置有第二密封圈（13）。
2.如权利要求1所述的一种防腐蚀耐高压复合管接头，其特征在于，第一密封圈（4）设置有两个，且为O型密封圈。
3.权利要求1~2中任意一项所述的一种防腐蚀耐高压复合管接头的连接方法，其特征在于，包括：
步骤S1，在复合管增强层（2）端部设置母接头芯模，在芯模上缠绕和复合管增强层（2）连续的母接头增强层材料，形成母接头（5）；
步骤S2，在复合管短节内衬层（12）上缠绕复合管短节增强层材料，形成复合管短节增强层（10），在复合管短节增强层（10）的两端加工连接部；
步骤S3，通过复合管短节连接两个端部具有母接头（5）的复合管，其中，母接头（5）和连接部连接。
4.如权利要求3所述的一种防腐蚀耐高压复合管接头的连接方法，其特征在于，步骤S1之前，在内衬管外部设置纤维缠绕换向器；
步骤S1中，在芯模上缠绕和复合管增强层（2）连续的母接头增强层材料后，并在25~65℃下固化8~36小时后，取出芯模，得到和复合管一体的母接头（5）。
5.如权利要求3所述的一种防腐蚀耐高压复合管接头的连接方法，其特征在于，步骤S2中，在复合管短节内衬层（12）上缠绕复合管短节增强层材料后，在45~85℃下固化5.5~8.5小时。
6.如权利要求3所述的一种防腐蚀耐高压复合管接头的连接方法，其特征在于，所述芯模为螺纹模具，复合管短节（9）的两端加工有螺纹。
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